本實(shí)用新型屬于微波毫米波無源器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種W波段高溫超導(dǎo)平面濾波器。

背景技術(shù)：

近年來，隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，射頻微波頻段的頻譜資源越來越稀缺，這使得研發(fā)者將目光聚集在了更高頻段——毫米波波段。由于市場(chǎng)需求的推動(dòng)作用，毫米波技術(shù)得到了極高關(guān)注與迅速發(fā)展，尤其是在雷達(dá)、導(dǎo)航制導(dǎo)及短程高速通信方面，毫米波的優(yōu)勢(shì)尤其突出。與射頻微波系統(tǒng)相比，毫米波波長更短，頻譜資源更加豐富，能夠提供更好的精度和分辨率，且毫米波系統(tǒng)積更小、重量更輕；與紅外或可見光相比，毫米波則具有更強(qiáng)的穿透云、雨的能力，受天氣影響更小。W波段的頻率為80GHZ-100GHZ，是氣吸收衰減相對(duì)較小的窗口波段，是毫米波波段中重要的一段頻譜，是近年來的研究熱點(diǎn)。

W波段濾波器是毫米波電路系統(tǒng)中重要的一個(gè)部件，尤其是其作為無線系統(tǒng)中的前端電路部件時(shí)，其性能好壞直接決定著整個(gè)系統(tǒng)工作性能的優(yōu)劣。常用的W波段濾波器主要采用波導(dǎo)濾波器進(jìn)行設(shè)計(jì)，然而，波導(dǎo)濾波器存在著加工困難，難以與平面電路進(jìn)行集成的缺點(diǎn)，而平面化和小型化是微波毫米波電路系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，而對(duì)于普通的微波平面電路，例如微帶線和帶狀線，因?yàn)槭艿狡浔旧砉逃蠶值的限制，導(dǎo)致其插入損耗較大，帶內(nèi)頻率響應(yīng)特性不好，難以實(shí)現(xiàn)如此高頻段的高性能的濾波器的設(shè)計(jì)，因此，研究人員轉(zhuǎn)而開始研究高Q值的基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的濾波器，該類濾波器雖然可以實(shí)現(xiàn)小型化、平面化，便于集成，但是由于受到加工精度和電路結(jié)構(gòu)本身最大Q值的制約，基片集成波導(dǎo)濾波器依然無法實(shí)現(xiàn)W波段窄帶濾波器的設(shè)計(jì)。

利用高溫超導(dǎo)材料設(shè)計(jì)W波段平面濾波器是實(shí)現(xiàn)高性能、低剖面、小型化、高集成度的W波段濾波器的一個(gè)極具前景的研究方向，但是由于生長高溫超導(dǎo)薄膜的常見基片相對(duì)介電常數(shù)較大(如：氧化鎂基片的介電常數(shù)約為9.8，鋁酸鑭基片的相對(duì)介電常數(shù)約為24)，這會(huì)使得常見的平面結(jié)構(gòu)的高溫超導(dǎo)傳輸網(wǎng)絡(luò)在毫米波頻段極易出現(xiàn)高次模而不能設(shè)計(jì)出滿足性能需求的毫米波高溫超導(dǎo)平面濾波器，因此常見的高溫超導(dǎo)濾波器的設(shè)計(jì)也多集中在Ka波段以下，故而設(shè)計(jì)W波段的高溫超導(dǎo)平面濾波器既具有廣闊前景亦具有極大挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有的W波段濾波器體積大、插入損耗大、矩形系數(shù)差的缺點(diǎn),提供一種W波段高溫超導(dǎo)平面濾波器。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種W波段高溫超導(dǎo)平面濾波器，包括基片、形成于基片上的高溫超導(dǎo)薄膜和由高溫超導(dǎo)薄膜形成的電路圖案，其特征在于：所述電路圖案包括通帶處于W波段的濾波器主體和形成于濾波器主體周圍的電路地，其中電路地和濾波器主體結(jié)構(gòu)通過激光刻蝕而形成溝槽，使濾波器主體和電路地組成共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述溝槽的寬度為均勻的。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述溝槽的整體或局部寬度不大于濾波器主體電路的線寬的3倍。

優(yōu)選的，所述濾波器主體包括輸入輸出饋線和多個(gè)諧振單元，其中輸入輸出饋線和諧振單元通過間接耦合的方式進(jìn)行連接。

優(yōu)選的，所述濾波器主體包括輸入輸出饋線和多個(gè)諧振單元，其中輸入輸出饋線和諧振單元通過直接耦合的方式進(jìn)行連接。

優(yōu)選的，所述濾波器主體中所使用的諧振單元的長度為中心頻率的1/4波長，其諧振單元為直線型或彎折型。

優(yōu)選的，所述基片為介電常數(shù)為9.8的氧化鎂基片。

優(yōu)選的，調(diào)節(jié)濾波器諧振單元間的間距以調(diào)節(jié)濾波器的工作帶寬。

優(yōu)選的，調(diào)節(jié)濾波器主體與電路地之間的間距以改變?yōu)V波器外部耦合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)外部Q值的調(diào)節(jié)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于：

1).本實(shí)用新型采用共面波導(dǎo)饋電結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)W波段高溫超導(dǎo)濾波器饋電，有效避免了在高介電常數(shù)高溫超導(dǎo)介質(zhì)基板上設(shè)計(jì)的毫米波頻段的高次模的產(chǎn)生，進(jìn)而設(shè)計(jì)出了適用于W波段的高溫超導(dǎo)平面濾波器。

2).本實(shí)用新型的諧振器采用半波導(dǎo)波長條狀諧振器，能在W波段實(shí)現(xiàn)較好的耦合量與諧振特性。

3).本實(shí)用新型采用單面高溫超導(dǎo)薄膜即可在W波段實(shí)現(xiàn)較好的濾波特性。相對(duì)傳統(tǒng)雙面高溫超導(dǎo)濾波器，本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不僅在抑制高次模上有優(yōu)越的性能，還節(jié)省了高溫超導(dǎo)薄膜材料，同時(shí)也弱化了高溫超導(dǎo)濾波器的加工工序，降低了加工成本。

4).本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的高溫超導(dǎo)平面濾波器不僅適用于W波段濾波器設(shè)計(jì)，由于其優(yōu)越的抑制高次模的能力，該結(jié)構(gòu)也適用于低于該頻段的其他微波毫米波頻段的濾波器設(shè)計(jì)，如Ku/K/Ka/U/V波段的高溫超導(dǎo)平面濾波器也可采用該結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的W波段高溫超導(dǎo)平面濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的W波段高溫超導(dǎo)平面濾波器的頻率響應(yīng)曲線。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

如圖1所示為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的W波段高溫超導(dǎo)平面濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖，一種W波段高溫超導(dǎo)平面濾波器，包括基片1、形成于基片1上的高溫超導(dǎo)薄膜和由高溫超導(dǎo)薄膜形成的電路圖案，所述電路圖案包括通帶處于W波段的濾波器主體和形成于濾波器主體周圍的電路地2，其中電路地和濾波器主體結(jié)構(gòu)通過激光刻蝕而形成溝槽，使濾波器主體和電路地組成共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步的，所述溝槽的寬度為均勻的。

優(yōu)選的，所述溝槽的整體或局部寬度不大于濾波器主體電路的線寬的3倍。

優(yōu)選的，所述濾波器主體包括輸入輸出饋線4和多個(gè)諧振單元3，其中輸入輸出饋線4和諧振單元3通過間接耦合或直接耦合的方式進(jìn)行連接。

作為一個(gè)優(yōu)選的具體實(shí)施例，述濾波器主體包括輸入輸出饋線4和5個(gè)諧振單元3，所述濾波器主體中所使用的諧振單元3的長度為中心頻率的1/4波長，所述基片1為介電常數(shù)為9.8的氧化鎂基片，表面超導(dǎo)薄膜采用YBCO膜；長高溫超導(dǎo)薄膜的介質(zhì)基板使用厚度為0.22mm，如圖2所示為本實(shí)施例濾波器的頻率響應(yīng)曲線，橫坐標(biāo)代表信號(hào)的頻率，單位GHz，縱坐標(biāo)為信號(hào)的響應(yīng)幅度，單位為dB，本實(shí)施例的W波段高溫超導(dǎo)濾波器工作在92.5GHz-95.5GHz，中心工作頻率為94GHz，通帶帶寬為3GHz，帶內(nèi)回波損耗S11小于-27dB，帶內(nèi)插入損耗S21小于2.9dB，由此可知，相對(duì)于常規(guī)的W波段濾波器而言，本實(shí)施例設(shè)計(jì)的濾波器具有低插入損耗的特點(diǎn)，同時(shí)有效避免了在高介電常數(shù)高溫超導(dǎo)介質(zhì)基板上設(shè)計(jì)的毫米波頻段的高次模的產(chǎn)生。

一種調(diào)節(jié)本實(shí)用新型所述濾波器工作帶寬的方法，通過調(diào)節(jié)濾波器諧振單元間的間距以調(diào)節(jié)濾波器的工作帶寬。

一種外部Q值的調(diào)節(jié)方法，通過調(diào)節(jié)上述濾波器主體與電路地之間的間距以改變?yōu)V波器外部耦合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)外部Q值的調(diào)節(jié)。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本實(shí)用新型的原理，應(yīng)被理解為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本實(shí)用新型公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本實(shí)用新型實(shí)質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。